Номер 24.35, страница 84 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 24. Давление в жидкостях. Сообщающиеся сосуды. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 24.35, страница 84.

24.35° [538°] В сообщающиеся сосуды налита вода. Что произойдёт и почему, если в левый сосуд долить немного воды (рис. III-45)? если в средний сосуд долить немного воды (рис. III-46)?

Рис. III-45

Рис. III-46

если в левый сосуд долить немного воды (рис. III-45)

Система на рисунке III-45 представляет собой сообщающиеся сосуды. Согласно закону сообщающихся сосудов, в открытых сосудах, соединенных между собой, поверхности однородной жидкости в состоянии покоя устанавливаются на одном уровне. Это объясняется тем, что давление на любом горизонтальном уровне внутри покоящейся жидкости должно быть одинаковым. Гидростатическое давление столба жидкости определяется по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота столба жидкости.

Когда в левый сосуд доливают немного воды, уровень в нем временно повышается. Это приводит к увеличению гидростатического давления на дне левого сосуда по сравнению с правым. Под действием этой разности давлений вода начинает перетекать из левого сосуда (где давление больше) в правый (где давление меньше). Этот процесс продолжается до тех пор, пока давление на дне обоих сосудов не выровняется, что произойдет, когда уровни воды в них станут одинаковыми. Таким образом, итоговый уровень воды в обоих сосудах станет выше первоначального, но будет одинаковым.

Ответ: Вода перетечет из левого сосуда в правый до тех пор, пока уровни в них не сравняются. В результате установится новый, более высокий, но одинаковый для обоих сосудов уровень воды.

если в средний сосуд долить немного воды (рис. III-46)

Система на рисунке III-46 также является системой сообщающихся сосудов. Закон сообщающихся сосудов гласит, что высота столба однородной жидкости в состоянии равновесия не зависит от формы или ширины сосуда. Важно лишь, чтобы сосуды были соединены ниже уровня жидкости и открыты сверху, чтобы на поверхность жидкости действовало одинаковое атмосферное давление.

Если долить воду в средний, самый широкий сосуд, уровень жидкости в нем кратковременно поднимется выше, чем в двух других. Это создаст избыточное давление в нижней части системы под средним сосудом. В результате этого избыточного давления вода начнет перетекать из среднего сосуда в левый и правый до тех пор, пока система не придет в новое состояние равновесия. Равновесие наступит, когда свободные поверхности воды во всех трех сосудах окажутся на одном и том же горизонтальном уровне. Несмотря на разную форму и объем сосудов, конечный уровень воды будет одинаковым во всех трех.

Ответ: Долитая в средний сосуд вода перераспределится между всеми тремя сосудами, и в итоге уровень воды во всех сосудах станет одинаковым и более высоким, чем первоначальный.